При гравировании в углублениях и на вогнутых поверхностях работать прямым клином штихеля неудобно. В таком случае штихель нагревают в средней части докрасна и изгибают до необходимой кривизны.
Клинок штихеля изготавливают из инструментальных сталей. Чаще всего граверы используют штихели, изготовленные из высококачественных тонкоструктурных сталей. Отлично зарекомендовали себя резцы из стали У12А (инструментальная сталь улучшенного качества, содержащая 1,2 % углерода) и специальных легированных сталей ХВГ, 5X12Ф. Кроме этих сталей, можно использовать прутковую сталь (серебрянку), надфили, опасные бритвы, рессорные полоски и наружные кольца шарикоподшипников, которые предварительно отжигают, разрезают и выправляют, Эти полосы заготовок длиной 120 мм предварительно обрабатывают, после чего клинки укладывают в плоскую железную коробку, засыпанную углем, и герметически закрывают крышкой. Затем эту коробку помещают в печь, нагревают докрасна и оставляют там же до охлаждения. После этого профиль штихеля (клинка) окончательно обрабатывают, придавая ему требуемую форму (рис. 4).
Рис. 4. Изготовление штихелей: а – закалка рабочей части; б – отпуск клинка; в – е – формы доведенных режущих граней.
Каждый клинок должен иметь плавный изгиб, благодаря которому кончик его будет слегка приподнят. Верхняя грань у клинка называется спинкой, а нижняя – задней гранью. Для передней части клинка выбирают продолговатую наклонную или дугообразную заточку – так называемый аншлиф.
В процессе обработки профиля необходимо следить за тем, чтобы режущая кромка, которая является направляющей при гравировании, была расположена в одной плоскости. Затем приступают к закалке штихеля. Штихель нагревают до светло-малинового цвета и быстро опускают в воду или масло под наклоном (рис. 4, а), чтобы избежать разрушения режущей кромки в результате появления внутренних напряжений, возникающих при быстром охлаждении. Когда штихель будет закален, оселком зачищают его боковые поверхности. Обычно после закаливания металл становится очень твердым, но хрупким, склонным к выкрашиванию. Поэтому его нужно отпустить, т. е. снять возникшее в нем межкристаллическое напряжение. Клинок берут плоскогубцами и подводят к нему пламя спиртовой горелки или стеариновой свечи так, чтобы он не коптился (рис. 4, б), и равномерно нагревают до появления на его поверхности желто-соломенного цвета побежалости. Затем штихель снова быстро охлаждают в воде.
После этого приступают к доводке режущих кромок штихеля. Для этого локоть правой руки держат на весу неподвижно, пальцами захватывают клинок и, прижимая ручку к ладони, ставят режущую кромку штихеля на чугунную плиту (предварительно смазанную пастой, содержащей порошок карбида бора, растворенного в керосине) и доводят под соответствующим углом его нижнюю поверхность. При этом кисть руки направляют к себе и от себя, плотно прижимая штихель к плите, чтобы нижняя режущая поверхность штихеля доводилась точно под нужным углом (рис. 4, в). При правильной доводке стандартный угол заострения штихеля должен быть равен 45°, в этом случае его режущая кромка будет резать основные материалы, применяемые в гравировании, легко и на нужную глубину. При дальнейшей доводке передняя поверхность штихеля может быть укорочена, а угол изменен. Доведенные формы штихелей показаны на рис. 4, в – е.
Хранить штихели нужно на деревянной подставке. Наиболее распространены круглые подставки с вращающимися деревянными дисками, позволяющие быстро найти нужный инструмент. Можно также сделать несколько подставок для каждого вида штихелей. В одной такой подставке можно держать, например, шпицштихели, в другой – болтштихели и т. д. Подставки размешают на рабочем столе, обычно с правой стороны.
Специальный граверный инструмент
При обработке поверхностей в гравируемой детали, имеющей большую площадь, наиболее трудоемкая операция – выборка лишнего металла между рисунками, буквами или цифрами. Особенно много усилий требуют обронные работы, когда металл приходится удалять на большую глубину. Для облегчения этой работы применяют специальные зубильца разных форм и размеров. На рис. 5, а изображено такое зубильце. Профиль его должен соответствовать форме выборки. Например, при выборке плоской площадки используют зубильце типа флахштихеля, при выборке полукруглой канавки – типа болтштихеля и т. д. Заточка и правка зубилец ничем не отличаются от заточки и правки штихелей. На рис. 5, б показана схема работы таким инструментом при удалении металла с гравируемой заготовки детали: зубильце направляют левой рукой, а правой наносят по его затылку короткие удары молотком. Толщину срезаемой стружки регулируют наклоном зубильца относительно поверхности гравируемого изделия.
Сечки (рис. 5, в) – это специальные молоточные подборники, которые используют для тех же работ, что и штихели. Разница заключается в том, что штихелями режут, прикладывая только усилие руки, а сечкой орудуют, нанося по ее затылку удары молотка, что также значительно ускоряет процесс удаления больших объемов металла. С помощью сечек выполняют не только граверные работы, но и делают выборку сложных фигур в пресс-формах и штампах, а также производят насечку специальных надфилей. Молоточные граверные сечки изготавливают из прутковой инструментальной стали У8 диаметром 8–10 мм и длиной 120–130 мм. На заготовке на расстоянии 20–40 мм от конца обрабатывают боковые стороны режущей части, а на токарном станке делают накатку на хвостовой части. Затем сечки термически обрабатывают до твердости HRС 52–54, после чего слегка затачивают, создавая требуемую форму. Длина режущих граней сечек не должна превышать 8–10 миллиметров.
Пуансоны и матики применяются на завершающем этапе граверных работ.
С помощью пуансонов в металле выбивают простейшие элементы узора в виде лепестков, елочек и всевозможных завитков. Рельефное изображение на рабочей части пуансона вырезает сам гравер металлографическими резцами. Перед гравировкой металл пуансона отпускают, а по ее окончании закаляют вновь.
После окончания гравирования всевозможных печатей и клейм поля между строчками, буквами и прочими обозначениями обычно получаются неровными от ударов штихелем. Красивый внешний вид изделиям придают грунтовальные чеканы или матики. Матики – это чеканы с рифленой насечкой рабочей части, предназначенные для фактурной обработки металлической поверхности, например фона (рис. 5, д). Материалом для их изготовления служат прутки квадратной пятимиллиметровой стали У8. Затылок этих инструментов делается плоским (под удар молотка), а рабочая часть со всех четырех сторон запиливается слегка на конус. На торце этого конуса гравируют пересекающиеся углубленные линии. Рельефную фактуру на рабочем торце матика можно получить и другим способом. Торцовую часть стержня устанавливают на насечку напильника и ударом молотка по ударной части получают рельефный оттиск. После механической обработки матики закаливают.
При изготовлении цифровых или буквенных пуансонов и клейм граверы используют еще один вид инструмента – зеки. Зеки различной формы применяют для внутренней выемки металла в буквах и цифрах. Делается зека из прутковой квадратной стали марки У8 сечением от 5 до 8 мм и длиной 60–70 мм. Рабочей части зеки с помощью гравирования придают форму внутреннего контура выемки (например, буквы О), а боковые грани у рабочего конца опиливают (рис. 5, г). Ударную часть зеки подрезают, а кромки опиливают. После механической обработки рабочий конец зеки подвергают термообработке.
Рис. 5. Специальный граверный инструмент: а – зубильце (подборник); б – работа подборником; в – сечки; г – зека для буквы О; д – матики; е – пространственный угольник-притир для доводки пуансонов.